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灵动十年:国产MCU在缺芯环境下的机遇与挑战

时间:2021-09-09 作者:刘于苇 阅读:
当前我国各类芯片中MCU控制芯片最为紧缺,国内MCU控制芯片企业最为薄弱。再加上当前MCU供应缺口、恢复周期等信息的不清晰,市场上出现了芯片分销商囤货居奇、漫天要价的情况。同时,终端企业也选择大量囤货扫货,增加芯片库存,来抵御未来的风险,进一步加剧了当前芯片短缺困境。
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过去一年多时间里,全球新冠肺炎疫情还在延续,中美贸易战尚未结束,自去年下半年开始的市场需求大幅反弹的趋势强劲,而产能紧缺也加剧了供应链的紧张态势。缺货最严重的要数各类MCU,最早爆出缺芯的汽车行业就是因为Tier 1供应商拿不到车用MCU,导致整车无法产出。

今年6月,中国汽车工业协会总工程师、副秘书长叶盛基曾在一场以“汽车‘芯荒’与中国对策”的主题论坛上表示,当前我国各类芯片中MCU控制芯片最为紧缺,国内MCU控制芯片企业最为薄弱。再加上当前MCU供应缺口、恢复周期等信息的不清晰,市场上出现了芯片分销商囤货居奇、漫天要价的情况。同时,终端企业也选择大量囤货扫货,增加芯片库存,来抵御未来的风险,进一步加剧了当前芯片短缺困境。

灵动第十年,不平凡的一年

看上去这是个最坏的时代,但也可以是最好的时代,全球半导体工业将如何发展?中国半导体产业链有哪些合作机遇?作为一家成立十周年的本土MCU企业,灵动微电子给出了他们对于上述问题的见解。8月31日,在深圳举办的第六届“2021灵动MM32协作大会”的主题峰会上,灵动微电子董事长吴忠洁博士,灵动CTO周荣政博士和灵动产品市场总监王维接受了《电子工程专辑》等媒体的采访。

自2011年3月成立以来,灵动从最初的几个人创业,现已成长为超250人的团队。在过去的几年时间里,MM32 MCU出货量大幅度提升,仅去年的出货量就超过1亿颗。

灵动董事长吴忠洁博士表示,过去的一年,对半导体产业来讲是不平凡的一年,由于疫情及国际政治形势的变化,导致晶圆厂开工不足、原材料涨价、芯片成本提高,整个半导体行业面临着巨大的挑战,反应到终端层面就出现了产能紧缺、供货不足甚至涨价的问题。据悉,今年1月份开始,灵动的MCU工艺已经积极地从8英寸往12英寸转。“8月份回来的12英寸芯片当中, 90%的功能和性能都已非常完善,而且我们发现12英寸的良率甚至比8英寸高了很多,这意味着在同样的情况下,我们能够给客户供应多20%的产品,而且性能各方面会更好。”

灵动董事长 吴忠洁博士

销售上,灵动现已全面升级ERP和CRM系统,这些软件能够让公司的销售和客户不再为产能排期而发愁。虽然目前芯片行业的出货普遍从去年的现货,变成了今年的期货,但灵动的交货周期可以保持在20周左右。据介绍,去年以来灵动的客户数大幅提升,虽然在样片提供上灵动能够满足,但客户要拿到大批供货产能,需要通过评估。

至于炒货行为,吴忠洁博士强调灵动的立场是坚决打击、零容忍。在7月初,灵动曾邀请所有代理商重新签署代理协议,并在律师及相关法务人员的见证下,承诺不炒货,不搞腐败,不搞小动作,对于确有实证的腐败和炒货行为,绝不姑息。

“灵动成立以来,一直秉承‘利他为根,奋力生长’的思想,通过利益共享,谋求合作、长远进步,最终实现共赢。去年12月份,在各大MCU厂商迫于成本纷纷提价的情况下,灵动仍然郑重承诺,第一季度坚持不涨价。”吴忠洁博士说,“我们顶着各种压力,压缩自身的利润空间,平衡各方关系,希望通过努力让这波涨价潮延后。不愿把市场的骤转风险全部转嫁到合作伙伴身上,没有任何缓冲再直接释放到客户端。”

从消费电子过渡到高可靠性领域

从MM32的应用市场来说,吴忠洁博士表示,灵动从消费电子市场入手,逐步过渡到工控、冰空洗等白色家电行业,并进一步走向汽车电子前装市场等其他高可靠性产品领域。在这个过程中,不但实现了产品毛利率的提升,更完善了产品组合和技术路线。

过去手机、家电和计算机产品占据了半导体行业80%以上的需求,如今这些市场几近饱和。展望未来,电子产品智能化、汽车电子化是半导体行业的新风口,这也是近年业界公认的观点。

特别是新能源汽车时代的开启,使得单车所用MCU的数量急剧上升。在此基础上,除了传统车用功能MCU外,更多的MCU用于域控制器、传感器和电池管理系统,这也是灵动重点关注的市场之一。

在过去几年中,在汽车诊断电子产品以及后装市场中,灵动已经累计出货超过千万颗。从去年开始,灵动MM32 MCU产品进入前装市场,已进入倒车雷达,胎压监测,座椅,车窗等领域。

本土MCU企业,看本土MCU产业发展

谈到本土MCU产业的发展,吴忠洁博士认为,当前除了芯片制造还普遍依赖国外设备和材料外,国内MCU企业和国际龙头企业之间也还存在不小的技术差距。企业立足中国庞大应用市场的同时,还应抱有合作共赢的心态和全球化视野,招揽和培养优秀人才。 “这也是灵动一直以来积极布局的,在经历了多年‘招人、做产品、赚钱’循环螺旋式上升后,如今各方面我们都满足全球化的中国市场需求。”

除了国内市场,灵动也积极参与到海外市场的拓展。拿印度来说,该国也是潜在的电子产品的大市场,民众对于各类电器的需求非常旺盛。灵动将既有的成熟MCU方案转移并开拓,如使用MM32SPIN系列打造的吊扇、突突车,以及在印度疫情期间,基于灵动MCU方案的呼吸机、血氧仪也在当地合作伙伴的支持下为印度人民提供了很大帮助。

在如今对芯片品质要求提高,产能不足的大环境下,MCU企业不单面临挑战,在市场和技术发展中也有着大量机遇。灵动CTO周荣政博士表示,在市场侧,智能化导致MCU持续增长,叠加国产替代浪潮;在技术侧,则是本土技术积累叠加先进技术回归。

灵动CTO 周荣政博士

中国是所有电子终端产品厂商的聚集地,国内芯片厂商能够与客户近距离接触,这是天然的优势。在缺芯和地缘政治背景下,终端厂商在做芯片选型时对国产新片的心态已经发生微妙变化,信心度不断增强。这时候国产芯片的本地化服务、快速决策优势也体现了出来,而“国际大厂这些年对于海外FAE成本的削减,让客户与其沟通难度陡增,中国团队往往要层层汇报给远在美国、德国甚至印度、埃及的上级,才能决定本地研发和支持事宜。”

中国对集成电路行业的日益重视和投入,也让很多原先在国际大厂中工作的人才开始回流。这些人才被行业内称为“正规军”,他们带来了先进和规范化的研发管理理念,周荣政博士就是从知名国际大厂回归的;与此同时,本土人才在经过7、8年左右的成长,也已能独当一面。“两类人才的融合会构成未来中国集成电路行业的主流人才体系,同时在芯片迭代时,再在关键节点引入对应人才。”他补充道,例如现在国内MCU厂商普遍需要补齐模拟技术短板,灵动十分重视研发人员构成和协作,研发团队中模拟人才占30%。从一款芯片立项到量产的全过程中,无论模拟、数字还是算法软件都需要有人全程参与。

MCU产品技术的新“四化”——平台化

灵动也面临着两个挑战,一是汽车、工控、家电的高品质要求,二是日趋紧绷的供应链。为应对这一机遇和挑战,周荣政博士提出灵动将通过产品技术的“四化”,即平台化、系列化、生态化和标准化策略来满足发展的需求。

具体而言,平台化是把一颗芯片看成一系列系列先进技术、IP,通过一定的架构形成的组合,一个平台能够孵化出一系列不同级别的产品,甚至不同系列的产品。;

系列化方面,灵动旗下MM32 MCU产品系列包括:MM32F系列——通用高性能微控制器产品、MM32L系列——低功耗高安全微控制器产品、MM32SPIN系列——电机和电源专用微控制器产品、MM32W——无线互联微控制器产品,这四个系列产品的软硬件兼容;

生态化则是针对开发工具,包括软件和文档建立起完善的资源库,并通过课程、培训和社区等为客户提供支持环境;

标准化主要由两方面推动,一是质量体系标准化,二是开发设计流程标准化。

“平台化和系列化在一些国外半导体大厂比较常见,甚至车厂也有。例如大众和奥迪来自一个平台,却能满足不同级别和市场需求。不同系列车型在零部件供应商上有区别,就像芯片的工艺、IP和架构有区别一样。” 周荣政博士解释道,这样做的优点一是能提前布局和考量,二是能保持比较好的一致性和兼容性,三是可以技术共享和借鉴,四是可以降低开发的成本。

灵动目前的平台化规划,跟现有的产品系列有着对应关系。首先要解决基础的技术平台,由于电源、时钟、信号链等基础IP有很多的共通性,所以归纳在基础平台下再集中精力去解决可靠性、连接关系等。同时针对不同系列产品的不同需求,灵动孵化出了3个不同的平台:

1、通用高性能平台,强调高性能;

2、电机电源平台,未来灵动将在这个平台上增加更多电机电源专用IP,通过IP的固化、高压、驱动等工艺方面,进一步地提高集成度和降低成本;

3.低功耗和无线平台,更强调低功耗。

一些实例也可以证明平台化在解决产能和提高性能、降低功耗方面都有很好的效果。

首先是吴忠洁博士提到的转向12英寸工艺,灵动基于110纳米成熟平台和近2亿颗产品的迭代经验,在4个月时间内就完成了流片的工作,8月份拿到的芯片一次点亮成功,预计10月份进入量产。头部客户很快会拿到样片,今年内完成出货。

第二个是正在开发中的低功耗平台,同样是110纳米,但重新设计模拟IP后降低了漏电。得益于之前110纳米的完整平台,9月份就能完成流片。在低功耗平台上,灵动会特别强调大家电和医疗应用中人机交互的IP,包括SLCD、CapTouch等。

第三个是采用安谋科技(Arm China)最新自研的Star系列的内核,带DSP/FPU,Coremark数据4.02,比Cortex-M4高20%。据悉灵动是国内第一家公开采用此内核的通用MCU厂商,为此还设定了两步走的目标,先是在成熟110纳米工艺下完成流片,再把设计转移动40纳米工艺,提升性能降低功耗。

系列化、生态化、标准化

灵动市场总监王维介绍了MM32 MCU在智慧场景的应用和生态建设的情况。他表示,由于聚焦核心技术,过去4年灵动实现了高速增长,2017到2020复合年增长率超过了170%。

灵动市场总监 王维

灵动的四大系列产品也对应了上面“四化”中的系列化,他们各有侧重,包括基于Arm内核架构的通用高性能MM32F,面向电机/电源专用特性的高模块集成度的MM32SPIN,具有超低功耗架构和丰富模拟接口的MM32L,以及集成BLE无线功能的MM32W。而针对各自应用领域,四大系列产品在性能上也有明确的发展方向,其中MM32F是更高的性能,MM32SPIN是更多的集成,MM32L是更低的功耗,MM32W则是更广泛的连接。

生态化,简而言之就是要提供好用、易用的MCU,灵动从4个方面做了努力:

软件,提供MM32 MCU SDK、Code Bundle、RTOS支持、第三方软件支持;2、开发工具,与国际主流编译器Keil、IAR、SEGGER、ARMGCC都有很好的合作,支持基于MCU开发图形化的配置;3、齐备的开发文档;4、客户支持,除FAE和微信推送课程外,加强参考设计和技术培训。

最后的标准化,周荣政博士从两个角度来解读。一是质量的标准化,首先要满足ISO9001和工业JEDEC等几个基本的标准,同时灵动也在规划汽车级AEC-Q100的测试;二是设计流程的标准化,今年起灵动的产品开发流程、IP、设计流程、测试流程都建立了规范化的版本,这些标准符合工业级设计标准,同时也在建立符合汽车级设计标准的规范。

责编:Luffy Liu

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刘于苇
电子工程专辑(EETimes China)副主分析师。
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